بررسی زیست شناسی و پزشکی فضایی

[رزیتا]

بررسی زیست شناسی و پزشکی فضایی (1)


چكیده


بالغ بر دویست انسان تاكنون به فضا سفر كرده اند و طول مدت اقامت آن ها از دو ساعت تا یكسال بوده است و ما اكنون در دوره جدیدی هستیم. در قرن 21 ، ساخت و فرستادن ایستگاه بین المللی فضایی یكی از دستاوردهای بزرگ علمی بشر بوده است. ویژگی های خاص ایستگاه فضایی برای مردم و به خصوص فضانوردان مورد توجه بوده است.

عموم مردم قادر خواهند بود كه به فضا سفر نمایند و آن جا را از نزدیك ببینند و حتی در آن محیط به مدت محدود زندگی نمایند. بنابراین به منظور ایجاد محیطی ایمن و قابل سكونت برای مردم به صورت محدود در فضا، بایستی مسائل و مشكلات زیاد موجود را كه از فضا محیطی سخت و خشن ساخته، حل كرد. بنابراین در این مقاله ابزارهای قوی ونیرومندی كه شالوده آن

غلبه بر تاثیرات كار اندام شناختی (فیزیولوژیكی) بر روی بدن انسان در محیط فضا است، بررسی می شود. این مباحث به عنوان زیر شاخه هایی از علم پزشكی در فضا محسوب می شود.
مقدمه


ماموریت های فضایی همیشه برای بشر امری تخیلی بوده و آرزویی محال محسوب می شد. با روشن شدن موتورهای راكت كه حامل یوری گاگارین- اولین انسانی كه توانست با فضا ملاقات داشته و از جو زمین خارج شود و فضای بیكران زیبا را مشاهده نماید - بود، تا فرود آرام آپولو 11 بر سطح تنها قمر زمین و قدم گذاشتن آرمسترانگ در این كره خاكی، آرزوهای دیرینه به حقیقت پیوسته اند. پس از آن فعالیت های بشر برای دسترسی به فضا گسترده تر شد. سعی و كوشش محققین، مهندسین، هزاران فن ورز و كارگر بدان جا رسید كه امروزه بشر در پی حیات در كره خاكی دیگری به غیر از زمین است. مریخ یكی از مكان هایی است كه امید می رود روزی سرزمین خاكی دوم بشر شود.
شاید روزی در آن سیاره مكان زندگی برای سكونت بشر ساخته شود و با احداث پایگاه های فضایی و سرانجام پرتاب راكت ها و فضاپیماها، علیرغم كاهش در هزینه كاوش های فضایی، بهتر و ساده تر به دیگر سیارات دسترسی پیدا كنیم. بالغ بر 200 انسان تاكنون به فضا سفر كرده اند و طول مدت اقامت آن ها از دو ساعت تا یكسال بوده است و ما اكنون در دوره جدیدی هستیم. در قرن 21 ، ساخت و فرستادن ایستگاه بین المللی فضایی یكی از دستاوردهای بزرگ علمی بشر بوده است.
ویژگی های خاص ایستگاه فضایی برای مردم به خصوص فضانوردان مورد توجه بوده است. عموم مردم قادر خواهند بود كه به فضا سفر نمایند و آن جا را از نزدیك ببینند و حتی در آن به مدت محدود زندگی نمایند. بنابراین به منظور ایجاد محیطی ایمن و قابل سكونت برای مردم به صورت محدود در فضا، بایستی مسائل و مشكلات زیاد موجود را كه از فضا محیطی سخت و خشن ساخته، حل كرد.
تغییرات فیزیولوژیکی در فضا


بیشترین تغییراتی كه در كارا ندام بدن انسان در فضا رخ می دهد،
شامل موارد زیر است:
1 - تاثیر در سیستم قلب و عروق

2 - تاثیر بر روی استخوان ها
3- تاثیر در ماهیچه ها
4- حركات بیماری فضایی
5- تاثیر بر روی سیستم ایمنی و خون انسان
6 -تاثیر پرتوهای فضایی
7- تاثیر محیط محدود و بسته در وضعیت ظاهر و روان


1-تاثیر در سیستم قلب و عروق


جاذبه زمین در زندگی انسان نقش بسیار موثری دارد. دوسوم از فعالیت های روزانه ما ایستاده و یا نشسته است. بنابراین مقدار زیادی از سیال بدن مانند خون، در قسمت های پایینی بدن جمع می شود؛ اما بدن انسان به طور خودكار مجهز به سازوكارهای گوناگونی برای غلبه بر این جاذبه است.
به گونه ای كه خون به اندازه كافی با پمپاژ قلب به قسمت های فوقانی بدن از جمله مغز انسان می رسد.
در محیط های كم جاذبه مانند فضا، اثر كمب ود نیروی گرانش بسیار محسوس است. به طوری كه مقدار خون و همچنین توزیع آن به نقاط مختلف بدن تغییر می كند. كه به طور مختصر به آن تغییر مسیر سیال می گویند. شكل 1 بیانگر حالت گفته شده است.
شكل 2، تصویری از دكتر چییاكی موكای، فضانورد سازمان كاوش های هوافضایی ژاپن است. این عكس نمایانگر قبل و بعد حضور وی در فضا است. ورم صورت و عصب های آن و همچنین گشادشدن سیاهرگ جمجمه در شكل واضح است. این علائم دلیلی بر تغییر مسیر سیال و یا خون و تمركز آن در قسمت های بینی و سر بوده كه ظاهری پف كرده را به وجود آورده است. بنابراین به علت وجود پدیده تغییر مسیر خون در مراحل آغازین پرواز، رگ بزرگ سیاهرگ با افزایش حجم خون،
گشادتر شده است كه در قسمت سر وی نمایان تر است و این حالت پف كردگی را به وجود می آ ورد.

این سازوكار فعال كه شبیه هایپرولمیا( نوعی بیماری كه در آن نمك و آب خون زیادشده و باعث افزایش وزن و ورم قسمت هایی از بدن مانند پاها و دست ها می شود) است، باعث كاهش آب بدن می شود كه بسیار حائز اهمیت است.
در مراحل آغازین پروازهای فضایی، علی رغم تغییر مسیرخون و همچنین كاهش جرم بدن به

علت قرارگیری در جاذبه كم، سیستم قلب و عروق با این فرض كه فضانوردان در فضا دائما می مانند، خود را با محیط كم جاذبه وفق می دهد. زمانی كه آن ها به زمین باز می گردند، مسیر خون به سرعت به بخش های پایینی بدن تغییر جهت می دهد كه باعث به وجود آمدن فشارخون بسیار پایین و بیهوشی آن ها می شود. این پدیده در اصطلاح فنی ناتوانی ارتوستاتیك خوانده می شود. شكل 3 بیانگر حالت گفته شده است.
یكی از راه های مقابله با این پدیده، پایین آوردن فشار منفی بدن است. بنابراین میت وان تنش های موجود در كاراندام تن را با ساخت وسایلی مكنده و قراردهی آن ها در بخش های پایینی بدن مانند پاها متعادل نمود. این دستگاه به گونه ای مانند جاذبه زمین عمل مینماید.

ناتوانی ارتوستاتیك و نقص در اجرای فعالیت های هر چند ساده، بعد از به اتمام رسیدن پرواز فضایی، دلیلی بر وجود تغییرات كلی در سیستم قلب و عروق است. این فرایند منجر به ظاهرشدن علائم بیماری است كه آن را ناشرطی سازی قلب و عرق(cardiovascular deconditioning ) نامند.

ادامه دارد...
نویسنده:نیلا ابوالفتحى نوبرى

[رزیتا]

بررسي زيست شناسي و پزشکي فضايي(2)


بررسي تغييرات فيزيولوژيکي بدن در فضا:

2-تاثير بر روي استخوان ها




وظيفه اصلي استخوان ها جابه جايي و حركت است و به نوعي نگهدارنده ظاهر و فرم بدن انسان در برابر جاذبه 10 نيوتن بر كيلوگرم.

بنابراين بخش مهمي از سيستم بدن انسان شمرده مي شوند. بدن يك انسان بالغ در حدود 1000 تا 1200 گرم كلسيم و 400 تا 500 گرم فسفر دارد. بيشتر از 99 درصد كلسيم موجود در بدن به هيدروكسي لپي تيد تبديل مي شود، كه اين فرآيند نوعي واكنش معدني در بدن است به نوعي كه فرم و شكل كلسيم دراستخوان ها تغيير مي نمايد؛ در حالي كه تقريبا 85 درصد

فسفرها بدون تغيير در استخوان ها باقي مي مانند.بنابراين بافت استخوان ها، كلسيم و فسفر را در خود ذخيره مي نمايد.
حال اگر ناگهان جاذبه كم شود، كلسيم و فسفر موجود در استخوان ها با ادرار و مدفوع انسان دفع مي شود. بنابراين با اقامت ده روزه در حالت بي وزني، تقريبا 2 تا 3 درصد استخوان ها از بين مي روند. دفع كلسيم در ادرار باعث ايجاد سنگ كليه مي شود كه دفع آن بسيار دردآور و سخت است و از طرفي كاهش تراكم استخوان ها باعث شكنندگي زود آن ها مي شود. بنابراين مقابله با اين مشكل ضروري است. يكي از روش هايي كه براي رودررويي با اين مساله پيشنهاد شده است، ورزش و تمرين هاي برنامه ريزي شده است.

ابزارهايي كه معمولا براي تمرينات استفاده مي شود، تردميل (وسيلها ي مجهز به يك نوارگردان كه روي آن پياده روي مي كنند) و نيروسنج است. مكمل هاي غذايي و استفاده از داروها يكي ديگر از روش هاي استفاده شده براي افزايش تراكم استخوان اند. با اين حال براي كاهش عوارض اقامت در


شرايط كم جاذبه، مي بايست مطالعات گسترده تري كرد. شكل ( 4) كاهش تراكم را در استخوان نشان مي دهد.
3-تاثير در ماهيچه ها


مي دانيم بدن انسان در فضا معلق است و زماني كه در فضاپيما و مدار قرار دارد، فضانوردان از اين حالت براي جابه جايي خود استفاده مي كنند، به گونها ي كه با فشارآوردن آرام بر روي ديوار ه هاي فضاپيماي خود در طول مخالف فضاپيما حركت مي كنند. بنابراين ماهيچه ها در اين جاذبه كم به علت اين كه كمتر از آن ها استفاده مي شود، لاغر مي شوند.

ماهيچه هاي ضدجاذبه يكي از انواع ماهيچه هاي بدن اند وظيفه حمايت از وزن بدن و ديگر ماهيچه ها را بر عهده دارند. فرم تشكيل دهنده آن ها تركيبي از فيبرهاي ماهيچه اي پيچيده آرام است كه در نهايت به فيبر ماهيچه اي سريع تبديل مي شود.
يكي از تغييرات خصوصيات ماهيچه ها در شرايط كم جاذبه، تنزل سريع در ماهيچه ضد جاذبه است؛ به طوري كه فيبرهاي ماهيچه اي پيچيده آرام به فيبرهاي ماهيچه اي سريع تغيير شكل مي دهند. با در نظرگرفتن اين خصوصيت ماهيچه ضد جاذبه، تمرينات براي كاهش نقص و

ضعيفي ماهيچه در يك دوره فشرده كوتاه عملي نيست و بايد با صرف يك دوره طولاني و مستمر، به 30 درصد بيشينه توان ماهيچه ها دستي افت. در اين مورد مي شود با آموزشهاي ساده ضعف ماهيچه ها را برطرف نمود تا حضور فضانوردان در فضا بدون مشكلات جسماني باشد.
4-حركات بيماري فضايي


دقايقي اندک و يا ساعاتي بعد از واردشدن به شرايط بي وزني، اغلب فضانوردان حركات بيماري فضايي را تجربه مي كنند. شايع ترين آن سردرد، بي قراري و تهوع و در نهايت استفراغ است. 60 تا 70 درصد فضانوردان اين علائم را به طور مرتب در طي يك يا دو روز اول پرواز و حتي گاهي تا روز سوم و پنجم نيز تجربه مي كنند.
چگونه اين شرايط نگران كننده اتفاق مي افتد؟ دلايل مختلفي براي اين بيماري ارائه شده است؛ سازوكار هاي مختلفي در بدن منجر به ايجاد اين قضيه مي شوند؛ مثل سيگنال هايي كه از دهليز گوش داخلي، بينايي، پوست (كه در معرض جاذبه كم قرارگرفتها ند) و مفاصل و ماهيچه دريافت مي شوند يا تغيير مسير خون كه احتمال دارد دليل اين بيماري نيز باشد. براي غلبه بر اين مشكل و كاهش آن، در دهه 60 ميلادي محققان با ساخت صندلي هاي چرخان نوعي آموزش هاي پيشپ روازي را ارائه دادند، به گونه اي كه شايد نوعي تعادل خنثي سازي در حركت اين بيماري به وجود آورند. اين عمل در بهبود اوضاع موثر واقع نشد و ناسا نيز اين روش را براي مدت زمان محدودي استفاده كرد.
هنوز محققين با اين مشكل دست و پنجه نرم مي كنند. آموزش هاي بيوفيدبك، آموزش هايي است كه به صورت حقيقي و واقعي براي كاهش اين مشكل استفاده مي شود. آموزش هاي غوطه وري در آب نيز يكي ديگر از اين روش ها است. سابقا فضانوردان از حركت بيماري در فضا رنج مي بردند ولي با ساخت دارويي به نام پرومتازين هيدروكلرايد، كه در درمان اين بيماري بسيار موثر نشان داد، اوضاع بهتر شد و به طور معمول نيز از همين دارو استفاده مي شود. اين يافته همچنين در درمان سرگيجه و حركت بيماري در زمين نيز موثر بود. شكل 6-لحظه ورود به فضا و تجربة حالت بي وزني و نهايتا حركت سريع بيماري در بدن را نشان مي دهد.

نويسنده:نيلا ابوالفتحى نوبرى

[رزیتا]

بررسی زیست شناسی و پزشکی فضایی(3)


5-تاثیر بر روی سیستم ایمنی و خون انسان
یكی از تغییراتی كه در سیستم ایمنی و خون انسان در جاذبه كم رخ می دهد، تغییر شكل گلبول های قرمز خون است. گلبول قرمز بخش مهمی از خون را تشكیل می دهد. 90 درصد از این گلبول ها به صورت قرص دو طرف گردند كه هیچ سوراخی در آن ها نیست. در حالت بی وزنی بیشتر این گلبول ها تغییر شكل می یابند و به صورت یك شاه توت و یا به عبارتی به شكل كروی در می آیند و در نتیجه در مدت زمانی معین به راحتی شكسته می شوند.
خصوصیت كم خونی با كاهش تعداد گلبول های قرمز بعد از چهار روز اقامت در فضا به خوبی نمایان می شود. بعد از سه ماه اقامت در فضا بیماری كم خونی واضحت ر می شود كه با بازگشت به زمین این مشكل رفع خواهد شد.

تعداد گلبول های سفید خون نیز در محیط كم جاذبه كاهش پیدا می كند. این گلبول ها به عنوان سربازهای بدن شناخته شده اند و حفاظت از كلیه اندام ها را به عهده دارند و مانع از وارد شدن باكتری ها و ویروس ها به بدن می شوند. كاهش تعداد گلبول ها به خودی خود، باعث پدیدآمدن مشكلات بسیاری می شود. شكل 7سلولها را مجزا نشان می دهد.

6-تاثیر پرتوهای فضایی


انواع مختلفی از پرتوهای فضایی در محیط فضا موجود است. وجود اتمسفر زمین و میدان مغناطیسی آن، مانع ورود پرتوهای خطرناک به زمین می شود و به نوعی جو زمین به عنوان حفاظ عمل می كند. این حفاظ در فضا وجود ندارد و فضانوردان در این محیط در معرض بسیاری از این تشعشعات قرار می گیرند. بنابراین این پرتوها تاثیرات بسیاری را در كارا ندام بدن آنان می گذارد. شكل 8 نمایی از انتشار پرتوهای كیهانی در فضا را نشان می دهد.
پرتوهای موجود در فضا عبارتند از:
1 - تشعشعات كیهانی كه از خارج منظومه شمسی وارد این منظومه می گردند.
-2 تابش های ذرات خورشیدی كه منبع به وجودآمدن آن ها خود خورشید است.
3 - تابش های مغناطیسی كه در اطراف زمین و از میدان مغناطیسی زمین حاصل می شود.
شدت این تابش ها همیشه ثابت نیست و به فعالیت های خورشیدی وابسته است. پروتون های پرانرژی و یون های سنگین و به خصوص ذرات خورشیدی در زمان فعالیت های خورشیدی، به صورت متناوب ساطع می گردند و در این وضعیت خطری بسیار جدی را برای اقامت سرنشینان ماموریت های فضایی، به وجود می آورند.

با اندازه گیری شدت پرتوها و مشخص نمودن انواع آن ها، قابلیت نفوذ آن ها پیشب ینی می شود. دیوارهای ضخیم فضاپیما محافظی برای فضانوردان محسوب می شود. در مجموع واجب است كه با كاهش در تعداد پروازهای فضایی و همچنین محدود نمودن مدت زمان اقامت در فضا، اثر تابش ها را به اندازه معقول و منطقی برسانیم. با قراردادن دوزسنج مقدارتابش بر روی

هر فضانورد، به منظور پایش كردن تابش های دریافتی و همچنین اجرایی نمودن عملی مدیریت خطر، احتمال دارد از ضررهای جبران ناپذیر این پدیده جلوگیری شود.
7- تاثیر محیط محدود و بسته در وضعیت ظاهر و روان


در ایستگاه بین المللی فضایی، اعضا و خدمه با ملیت های مختلف در كنار یكدیگر زندگی كرده و موارد مختلفی را با هم در ماموریت های محول شده تجربه می كنند. همچنین عملیات مختلفی را در آن محیط محدود به مدت سه الی شش ماه در كنار هم اجرا می كنند. بنابراین باید بتوانند در این محیط برنامه های فشرده و سخت خود را اجرا كنند و آن ها را در فضایی محدود و خسته كننده مدیریت نمایند. فضایی كه باید ماه ها در آن اقامت داشته باشند بدون اینكه در این مدت بتوانند به زمین رفت و آمد كنند. بنابراین انتظار می رود كه مدت اقامت طولانی در محیط بسته، تنش های بسیاری در روحیه و روان آن ها ایجاد كند.
ملاحظات روان شناسی در انتخاب افرادی كه بتوانند شرایط سخت و بحرانی و اختلالات بین ظمی احساسی را تحمل نمایند، بسیار موثر است. البته سازگار بودن افراد یك تیم با هم نیز بسیار مهم است تا علاوه بر بالابردن بازده كاری در ماموریت محول شده، سبب اختلالات روانی برای هم نشوند.
رهبری تیم یكی از مسائلی است كه باید به آن توجه بسیار شود و به طول مدت اقامت در فضا بستگی دارد. به عبارتی در ماموریت های كوتاه مدت مدیریت تك محوره نیاز است، اما در ماموریت های طولانی مدت، مدیریت دموكراتیك حائز اهمیت می شود. شخصی كه برای ماموریت های طولانی مدت انتخاب می شود باید دارای روحیه اجتماعی خوب و همچنین قابلیت نفوذ در قلب افراد گروه باشد. وضعیت خوب روحی و روانی اعضای یك گروه، عاملی مهم و كلیدی در به دست آوردن موفقیت در ماموریت ها و بازده كاری خوب است. حاصل تجربه پرواز فضایی اف كی ای، اختلافات و تعارض هایی بود كه در بین خدمه آن پرواز به وجود آمد. اختلافاتی كه در طول 30 روز اقامت در فضا منجر ه درگیری آن ها شد. معمولا اختلافات بین اعضای خدمه و تیم ایستگاه زمینی شدت می گیرد.
روانشناسان با ارائه مشاوره های خصوصی و همچنین امكان ایجاد ارتباطات صوتی و تصویری فضانوردان با همسر و خانواده های خود، شرایط روحی آن ها را مساعد ساخته و آن ها را آرام می نمایند. به هر حال می توان با تمهیدات مشكلاتی از این قبیل را كاهش داد كه بسیار مهم است. یكی دیگر از این روش ها كه كمك بسیاری به بهبود شرایط می كند، شبیه سازی محیط پرواز است كه در یك دوره طولانی مدت، فضانوردان در یك محیط كوچك و جدا از هرگونه ارتباطات در زمین، آموزش و تمرینات مستمر را می بینند.

در این محیط شبیه سازی شده شرایط بی وزنی منظور نمی شود. سازمان كاوش های هوافضایی ژاپن، جاكسا، با ساخت اتاقی ایزوله و جدا از محیط و با ارائه آموزش های پایه به داوطلبان، آن ها را با شرایط اقامت در فضا آشنا نموده كه بعدها بتوانند به راحتی خود را با آن محیط ناشناس وفق دهند.
بنابراین با پیشبرد دانش روانشناسی و در كنار

آن علم روانپزشكی، كمك شایانی می توان به بهبود شرایط روحی روانی فضانوردان كرد. شكل 9، تصویری از همكاری فضانوردان با ملیت های مختلف در ایستگاه فضایی است.
نتیجه گیری


در مراحل آغازین پروازهای فضایی، علی رغم تغییر مسیرخون و همچنین كاهش وزن بدن به علت قرارگیری در جاذبه كم، سیستم قلب و عروق با این فرض كه فضانوردان در فضا دائما می مانند، خود را با محیط كم جاذبه وفق می دهد. زمانی كه آن ها به زمین باز می گردند، مسیر خون به سرعت به بخش های پایینی بدن تغییر جهت می دهد كه باعث به وجود آمدن فشارخون بسیار پایین و بیهوشی می شود. پزشكی فضایی شامل فعالیت ها و تحقیقاتی است كه در حوزه فضا و بر روی فضانوردان صورت می گیرد. می توان در پزشكی فضایی مباحثی را چون "چه كسانی از تحقیقات گسترده پزشكی فضایی سود می برند؟"، و یا "تاثیرات فضا در بدن انسان چگونه است؟"، "برنامه های آموزشی و داخل شدن پزشكی فضایی در این حوزه چگونه می تواند باشد؟" ونهایتا "پزشكی فضایی در حوزه تجارت فضایی چگونه عمل می نماید؟"
مطرح نمود. مباحث فوق بخشی از تحقیقاتی دانشمندان است تا بتوانند با ساخت وسایل و ایجاد امكانات، سفر و اقامت در فضا را كه محیطی بسیار خشن است، آسان تر نمایند.

منبع:ISA